本文關(guān)鍵詞： 復(fù)合材料 壓電材料 弱粘接 分層 有限元法 無網(wǎng)格法 半解析法　出處：《上海交通大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)層間界面損傷依據(jù)損傷程度的強(qiáng)弱可以分為兩種形式,層間界面弱粘接損傷和分層損傷。層間界面弱粘接損傷的特點是層間應(yīng)力連續(xù)而層間位移不連續(xù),分層損傷的特點是層間應(yīng)力和層間位移均不連續(xù),即接觸面可以自由地相對張開和滑動。在服役狀態(tài)下,結(jié)構(gòu)會承受各種載荷,將導(dǎo)致層間界面損傷的擴(kuò)展。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度會隨之顯著下降,并引發(fā)嚴(yán)重的安全隱患。因此,含層間界面損傷復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究具有重要意義。針對含層間界面損傷復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)的彎曲、振動、屈曲、熱屈曲特性和剩余強(qiáng)度的研究,本文提出了兩種方法:基于兩類變量變分原理的Hamilton正則方程有限元與徑向基點插值無網(wǎng)格耦合半解析法和基于局部加權(quán)殘值法的Hamilton正則方程局部徑向基點插值無網(wǎng)格半解析法。在這兩種方法中沿厚度方向采用解析法,保證了層間位移和平面外應(yīng)力的連續(xù)性,數(shù)值結(jié)果精度高,平面內(nèi)采用數(shù)值方法,能處理復(fù)雜的側(cè)面邊界條件及復(fù)雜的外載荷等問題,通過傳遞矩陣技術(shù)的實施,使得控制方程只含有結(jié)構(gòu)上下表面的位移變量和應(yīng)力變量,顯著地減少了控制方程的未知量,計算效率高,對應(yīng)力和位移兩類變量沒作其他任何假設(shè),正交異性甚至各向異性材料的剪切效應(yīng)得到了充分體現(xiàn)。另外,針對復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)屈曲和熱屈曲問題,本文修正了其中的能量密度函數(shù),并擴(kuò)展應(yīng)用到含層間界面損傷壓電材料層壓結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析上。本文用含兩種損傷形式的復(fù)合材料和壓電材料層壓結(jié)構(gòu)的彎曲、振動、屈曲、熱屈曲特性和含分層損傷復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)分層前緣能量釋放率相關(guān)算例驗證了所提方法的準(zhǔn)確性和有效性。
[Abstract]:The interlaminar interface damage of composite laminated structure can be divided into two forms according to the degree of damage, namely, the interlaminar interface weak adhesion damage and delamination damage. The characteristics of the interlaminar interface weak bonding damage are that the interlaminar stress is continuous and the interlaminar displacement is discontinuous. Delamination damage is characterized by the discontinuity of interlayer stresses and displacements, that is, the free opening and sliding of contact surfaces. The stiffness and strength of composite structures will decrease significantly, which will lead to serious safety risks. It is of great significance to study the mechanical properties of composite laminated structures with interlaminar interface damage. The bending, vibration, buckling, thermal buckling and residual strength of composite laminated structures with interlaminar interface damage are studied. In this paper, two methods are proposed: finite element method for Hamilton canonical equation and coupled meshless semi-analytical method for radial base point interpolation based on variational principle of two classes of variables and local radial base point interpolation for Hamilton canonical equation based on locally weighted residual method. In these two methods, the analytical method is used in the direction of thickness. The continuity of interlayer displacement and out-of-plane stress is ensured, the accuracy of numerical results is high, the numerical method is adopted in the plane, and the complex side boundary conditions and complex external loads can be dealt with. The governing equation contains only the displacement variables and stress variables of the upper and lower surfaces of the structure, which significantly reduces the unknown amount of the governing equation, and has a high computational efficiency. The corresponding forces and displacements are not assumed in any other way. The shear effect of orthotropic and even anisotropic materials is fully reflected. In addition, the energy density function is modified for the buckling and thermal buckling of composite laminated structures. In this paper, the bending, vibration and buckling of composite and piezoelectric laminated structures with interlaminar interface damage are investigated. Examples of thermal buckling characteristics and energy release rate of laminated composite structures with delamination damage verify the accuracy and effectiveness of the proposed method.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 舒小平;復(fù)合材料層板層間缺陷分析——剪切滑移[J];復(fù)合材料學(xué)報;2001年03期

2 張潔,朱永,陳小強(qiáng),陳偉民;復(fù)合材料層間應(yīng)變測試實驗[J];光電工程;2004年05期

3 何錄武,馮春;復(fù)合材料層合殼有限元分析的預(yù)測-修正法[J];力學(xué)季刊;2004年03期

4 韓海濤;張錚;盧子興;;含分層復(fù)合材料層合梁彎曲問題的一般解法[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);2010年07期

5 周儲偉;金春花;;縫合復(fù)合材料層間開裂的試驗和數(shù)值研究[J];計算力學(xué)學(xué)報;2012年01期

6 胡靜偉;余明;萬小朋;;復(fù)合材料層板結(jié)構(gòu)疲勞失效數(shù)值仿真研究[J];計算機(jī)仿真;2012年04期

7 孫虎;周麗;;復(fù)合材料層合梁中波的反射與透射特性[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;2012年03期

8 鐘軼峰;陳磊;余文斌;張亮亮;;復(fù)合材料層合殼體熱彈耦合簡化模型[J];土木建筑與環(huán)境工程;2012年04期

9 鄭錫濤;羅貴;李宇徒;;復(fù)合材料層間性能改善方法研究進(jìn)展[J];航空制造技術(shù);2013年15期

10 許功明,沈大榮;用攝動—加權(quán)殘數(shù)法分析復(fù)合材料層合薄板的大撓度問題[J];復(fù)合材料學(xué)報;1985年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 嚴(yán)蔚;蔡金標(biāo);陳偉球;;基于電阻抗模型的復(fù)合材料層合梁的裂紋識別研究[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 周儲偉;金春花;;縫合復(fù)合材料層間開裂的試驗和數(shù)值研究[A];中國計算力學(xué)大會'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計算力學(xué)學(xué)術(shù)會議（SCCM8）論文集[C];2010年

3 張曉東;;復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)溫度場和熱應(yīng)力分析[A];重慶大學(xué)2013復(fù)合材料力學(xué)研討會摘要集[C];2013年

4 馮志華;蘭向軍;;隨機(jī)激勵下近似對稱鋪設(shè)復(fù)合材料層合薄板的隨機(jī)跳躍與分岔[A];第十四屆全國非線性振動暨第十一屆全國非線性動力學(xué)和運動穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會議摘要集與會議議程[C];2013年

5 劉人懷;;復(fù)合材料層合扁球殼非線性穩(wěn)定問題的研究[A];中國復(fù)合材料學(xué)會2003年復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

6 蘭向軍;馮志華;呂凡;;窄帶隨機(jī)激勵復(fù)合材料層合梁的非線性動力行為研究[A];第十四屆全國非線性振動暨第十一屆全國非線性動力學(xué)和運動穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會議摘要集與會議議程[C];2013年

7 孫先念;劉書田;;含橫向增強(qiáng)體的復(fù)合材料層間斷裂韌性測定方法進(jìn)展[A];復(fù)合材料——基礎(chǔ)、創(chuàng)新、高效：第十四屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（下）[C];2006年

8 王志偉;;復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)層間表征及其結(jié)構(gòu)分析理論研究進(jìn)展[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展（下冊）[C];1999年

9 劉春川;李鳳明;黃文虎;;復(fù)合材料層合加肋圓柱殼中的瞬態(tài)波傳播研究[A];第九屆全國動力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會議會議手冊[C];2012年

10 楊宜謙;;載荷參數(shù)對復(fù)合材料層合扁球殼非線性動力屈曲的影響[A];復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展——第十一屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 陳杰;含層間界面損傷復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)半解析法研究[D];上海交通大學(xué);2015年

2 蔡忠云;含脫層損傷復(fù)合材料層合梁動力特性的理論與實驗研究[D];上海交通大學(xué);2009年

3 劉德健;激光熔注單晶顆粒增強(qiáng)WC_p/Ti-6Al-4V梯度復(fù)合材料層的界面反應(yīng)機(jī)理[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

4 付麗;基于非局部理論的復(fù)合材料層板脫層的理論與數(shù)值研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 吳澤敏;復(fù)合材料氣瓶應(yīng)力分析及性能優(yōu)化[D];大連理工大學(xué);2015年

2 吳冰冰;7075鋁合金表面SiC/MoS_2復(fù)合材料層的組織結(jié)構(gòu)與性能表征[D];重慶理工大學(xué);2015年

3 趙強(qiáng);具有復(fù)合材料層的諧波減速器傳動精度研究[D];重慶大學(xué);2015年

4 胡曉敏;“龜裂”TiO_2納米纖維片的可控制備及其對復(fù)合材料層間斷裂韌性的影響[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

5 肖媛媛;復(fù)合材料層合殼體大變形的有限元分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

6 朱永安;復(fù)合材料層合扁球殼的非線性熱屈曲[D];暨南大學(xué);2005年

7 鄭楠;細(xì)觀尺度復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及尺度效應(yīng)分析[D];沈陽航空航天大學(xué);2013年

8 常學(xué)平;復(fù)合材料層合梁結(jié)構(gòu)的熱過屈曲行為[D];蘭州理工大學(xué);2005年

9 王龍飛;復(fù)合材料層合桿的動力屈曲和后屈曲及混沌行為研究[D];太原理工大學(xué);2015年

10 姜愛峰;壓縮狀態(tài)下疊層復(fù)合材料層縮區(qū)力學(xué)行為的研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2006年

，

本文編號：1535429